CN117002325B - 延长钠离子电池使用寿命的方法及应用该方法的电动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明主要关于延长钠离子电池使用寿命的方法及应用该方法的电动车辆，所述方法包括：获取电池的初始工作电压范围a～b及在所述初始工作电压范围内对电池进行满充和满放时放电至容量值C时的电压值U₀；在初始工作电压范围a～b内循环使用电池，然后对电池进行满充和满放，记录放电至容量值C时的电压值U₁；依据U₀与U₁的差值降低工作电压范围的上限，并在调整后的工作电压范围内循环使用电池。依据电池的老化状态适时调整电池的工作电压上限，减缓电池的衰减进程，从而在满足使用能量需求的前提下解决难以延长电池的循环寿命的问题。

Description

延长钠离子电池使用寿命的方法及应用该方法的电动车辆

技术领域

本发明主要关于电动车辆电池使用方法技术领域，特别是关于延长钠离子电池使用寿命的方法及应用该方法的电动车辆。

背景技术

电池寿命是衡量电池性能的一个重要参数。在一定的充放电制度下，随着工作时间的增长，钠离子电池的容量会有所衰减，随着充放电次数的增加，由于内部氧化引起的内部电阻增加，会使得电池不能释放已存储的电量，电池的寿命逐渐终止。延长电池的使用寿命可以带来诸多好处，如1)持久的电力供应：延长电池寿命可以延长设备或系统的使用时间，确保持久的电力供应，避免频繁更换电池或充电的不便；2)成本节省：电池通常是可替换或可充电的消耗品，延长电池寿命可以减少频繁购买新电池或更换电池的成本；3)环境保护：电池是一种化学废物，正确处理电池废弃物对环境至关重要。延长电池寿命可以减少废旧电池的数量，降低对环境的影响；4)减少资源消耗：电池的生产需要消耗资源，如有限的矿产和能源。延长电池寿命可以减少电池的需求，节约资源并减少开采和生产的压力。

目前主要电池采用的使用策略多为固定SOC区间进行使用，如10%～90%等，在一定程度上可延长电池的使用寿命。由于放电DOD区间缩小，电池所能提供的能量也小于100%DOD的能量。同时，随着电池使用的老化，初定的固定SOC区间将可能不再适用于老化后的电池，一定程度上讲加速电池使用寿命的衰减。

本发明旨在不改变电池的化学体系前提下，保障应用场景所需的能量或容量，通过调整电池的使用策略，尽可能延长钠离子电池的循环使用寿命。

前述背景技术知识的记载旨在帮助本领域普通技术人员理解与本发明较为接近的现有技术，同时便于对本申请发明构思及技术方案的理解，应当明确的是，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请技术方案的新创性。

发明内容

为解决上述背景技术中提及的至少一种技术问题，本发明的目的旨在提供延长钠离子电池使用寿命的方法及应用该方法的电动车辆，依据电池的老化状态适时调整电池的工作电压上限，减缓电池的衰减进程，从而在满足使用能量需求的前提下解决难以延长电池的循环寿命的问题。

延长钠离子电池使用寿命的方法，包括：

步骤1)、获取电池的初始工作电压范围a～b及在所述初始工作电压范围内对电池进行满充和满放时放电至容量值C时的电压值U₀；

步骤2)、在初始工作电压范围a～b内循环使用电池，然后对电池进行满充和满放，记录放电至容量值C时的电压值U₁；

步骤3)、依据步骤1)和步骤2)所得电压值的差值降低工作电压范围的上限，并在调整后的工作电压范围内循环使用电池。

作为对本发明技术方案的优选，所述步骤1)中，当所述钠离子电池因已使用而无法获取初始工作电压范围时，将当前工作电压范围确定为初始工作电压范围a～b，并在已确定的初始工作电压范围内容对电池进行满充和满放时放电至容量值C时的电压值U₀。

作为对本发明技术方案的优选，所述步骤1)中，所述容量值C为钠离子电池容量的1%～99%的某一定值，优选钠离子电池容量的10～90%的某一定值，更优选钠离子电池容量的30～70%的某一定值，更优选钠离子电池容量的30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%的其中之一，最优选钠离子电池容量的50%。

作为对本发明技术方案的优选，所述步骤3)中，依据步骤1)和步骤2)所得电压值的差值降低工作电压范围的上限指将工作电压范围的上限降低n*ΔU，ΔU=|U₀-U₁|，n=0.2～2。

作为对本发明技术方案的优选，所述步骤3)中，所述调整后的工作电压范围为a～b-n*|U₀-U₁|。

作为对本发明技术方案的优选，还包括步骤4)、在调整后的工作电压范围内循环使用电池，然后在初始工作电压范围a～b内对电池进行满充和满放，记录放电至容量值C时的电压值U₂，依据电压值U₀和电压值U₂的差值更新ΔU，即ΔU=|U₀-U₂|，将工作电压范围的上限降低n*|U₀-U₂|，n=0.2～2，也即是将工作电压范围调整为a～b-n*|U₀-U₂|。

作为对本发明技术方案的优选，所述方法还包括重复实施步骤4)，并适应性调整电池的工作电压范围，从而延长钠离子电池的使用寿命。

作为对本发明技术方案的优选，所述循环使用电池的循环次数是10～1000次，优选100～500次，更优选是100～250次，最优选是100次。

应用前述所述延长钠离子电池使用寿命的方法的电动车辆，包括：

钠离子电池，和

电池延寿模块，所述电池延寿模块执行前述所述延长钠离子电池使用寿命的方法。

作为对本发明技术方案的优选，所述电池延寿模块包括：

数据采集单元，用于获取电池循环使用次数、当前电池电压、满充后放电至容量值C时的电压值；

数据分析单元，依据数据采集单元获取的参数以及已经预存的钠离子电池装机时的初始工作电压范围更新钠离子电池工作电压范围，

电池控制单元，用于当电池循环使用一定次数后在初始工作电压范围内对其进行满充满放，并由数据采集单元采集放电至容量值C时的电压值；还用于控制钠离子电池在数据分析单元更新完成的工作电压范围内循环使用。

作为对本发明技术方案的优选，若无法从电动车辆中获得钠离子电池装机时的初始工作电压范围，则所述数据分析单元以钠离子电池的当前工作电压范围确定为初始工作电压范围。

一种云端数据平台，包括收发机、处理器、存储器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现前述所述延长钠离子电池使用寿命的方法的至少一个步骤。

一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述所述延长钠离子电池使用寿命的方法的至少一个步骤。

本申请的有益效果为：

本申请旨在提供一种长寿命钠离子电池或者提供一种延长钠离子电池使用寿命的方法，在充分保障应用场景所需的能量或容量的前提下，尽可能延长钠离子电池的循环使用寿命，具体方式是依据电池的老化状态适时调整电池的工作电压上限，减缓电池的衰减进程，在满足使用能量需求的前提下延长电池的循环寿命，试验检测发现，循环次数超过400次后应用本申请方案能够明显的看出优于未进行工作电压范围干预的容量保持程度。

附图说明

为让本发明的上述和/或其他目的、特征、优点与实例能更明显易懂，下面将对本发明的具体实施方式中所需要使用的附图进行简单的介绍，显然地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是延长钠离子电池使用寿命的方法操作流程图；

图2表示计算前后放电至特定容量值时的电压差。

具体实施方式

本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当替换和/或改动工艺参数实现，然而特别需要指出的是，所有类似的替换和/或改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品和制备方法已经通过较佳实例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品和制备方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语，具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本发明使用本文中所描述的方法和材料；但本领域中已知的其他合适的方法和材料也可以被使用。本文中所描述的材料、方法和实例仅是说明性的，并不是用来作为限制。所有出版物、专利申请案、专利案、临时申请案、数据库条目及本文中提及的其它参考文献等，其整体被并入本文中作为参考。若有冲突，以本说明书包括定义为准。

除非具体说明，本文所描述的材料、方法和实例仅是示例性的，而非限制性的。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本发明的实施或测试，但本文仍描述了合适的方法和材料。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以下详细描述本发明。

实施例1：

提供一种延长钠离子电池使用寿命的方法，操作流程图如图1所示，具体包括下述步骤。

步骤1)、获取钠离子电池的初始工作电压范围a～b，在初始工作电压范围a～b内将钠离子电池进行一次满充和满放，其中a为工作电压下限，b为工作电压上限。记录满放放电放出50%容量值时的电压值，所述电压值标记为U₀，所述50%容量值标记为C；

步骤2)、在规定的工作电压范围a～b内对钠离子电池进行循环使用，将进行一定循环次数如100次后的电池在工作电压范围a～b内进行满充和满放检测。记录放电至容量值C时的电压值，标记为U₁；

步骤3)、如图2所示，计算U₁和U₀的电压差的绝对值ΔU，ΔU=|U₀-U₁|；

步骤4)、根据步骤3中计算的ΔU数值对工作电压上限进行调整，调整幅度为nΔU，n的数值范围为0.2～2，具体是将电池的工作电压范围设置为a～(b-nΔU)，即a～b-n*|U₀-U₁|，然后在该工作电压范围a～b-n*|U₀-U₁|内对电池进行循环使用；

步骤5)、将进行一定循环次数如10～1000次后的电池在初始工作电压范围a～b内进行满充和满放检测。记录放电至容量值C时的电压值，标记为U₁；

步骤6)、计算U₂和U₀的电压差的绝对值ΔU₁，即ΔU₁=|U₀-U₂|；

步骤7)、根据步骤6)中计算的ΔU₁数值的绝对值，将工作电压上限进行调整，调整幅度为nΔU₁，n的取值和步骤4中的相同，即将电池的工作电压范围设置为a～(b-nΔU₁)，即a～b-n*|U₀-U₂|，然后在该工作电压范围a～b-n*|U₀-U₂|内对电池进行循环使用；

步骤8)、将进行一定循环次数后的电池在初始工作电压范围a～b内进行满充和满放检测。记录放电至容量值C时的电压值，标记为U₃；

步骤9)、依据上述策略，依次调整电池的工作电压范围，对电池进行使用。

取同批次、同型号钠离子电池，在相同条件下进行检测，电池1保持工作电压范围为1.5～3.9V不变，电池2以1.5～3.9V为初始工作电压范围应用本实施例所述方法进行，电池容量保持如表1所示。

表1、钠离子电池容量检测结果

由表1可以看出，电池1始终在工作电压范围内循环使用，400次循环使用后其容量剩余93.2%，电池容量衰减严重。而电池2应用本申请方案，在初始工作电压范围内循环使用100次后根据充放电检测容量，将工作电压上限调整为3.9-1*0.0153=3.8847，并在调整后的工作电压范围1.5～3.3847V内循环使用，循环使用200次、300次、400次后均进行工作电压范围的调整，可以看出在循环使用400次后电池容量不低于95%，显著的高于未进行工作电压范围适时调整的钠离子电池的电池容量保持能力，因此可知本申请技术方案依据电池的老化状态适时调整电池的工作电压上限，减缓电池的衰减进程，在满足使用能量需求的前提下延长电池的循环寿命。

实施例2：

在前述实施例的基础上，提供一种应用前述实施例所述延长钠离子电池使用寿命的方法的电动车辆，包括：

钠离子电池，和

电池延寿模块，所述电池延寿模块执行前述所述延长钠离子电池使用寿命的方法，所述电池延寿模块具体包括：

数据采集单元，用于获取电池循环使用次数、当前电池电压、在初始工作电压范围内满充后放电至容量值C时的电压值；

数据分析单元，依据数据采集单元获取的参数以及已经预存的钠离子电池装机时的初始工作电压范围更新钠离子电池工作电压范围；

电池控制单元，用于当电池循环使用一定次数后在初始工作电压范围内对其进行满充满放，并由数据采集单元采集放电至容量C时的电压值；还用于控制钠离子电池在数据分析单元更新完成的工作电压范围内循环使用。

所述数据分析单元中若无法获得钠离子电池装机时的初始工作电压范围，则以钠离子电池的当前工作电压范围确定为初始工作电压范围。

所述数据分析单元更新钠离子电池工作电压范围具体包括：在现工作电压范围内容循环使用电池后，在初始工作电压范围a～b内对电池进行满充和满放，记录放电至容量值C时的电压值，依据该电压值及数据采集单元中在初始工作电压范围内满充后放电至容量值C时的电压值的差值降低工作电压范围的上限。

实施例3：

在前述实施例的基础上，提供一种云端数据平台，包括收发机、处理器、存储器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现前述实施例所述延长钠离子电池使用寿命的方法的至少一个步骤，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

实施例4：

还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述所述延长钠离子电池使用寿命的方法的至少一个步骤，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PR AM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

虽然上述具体实施方式已经显示、描述并指出应用于各种实施方案的新颖特征，但应理解，在不脱离本公开内容的精神的前提下，可对所说明的装置或方法的形式和细节进行各种省略、替换和改变。另外，上述各种特征和方法可彼此独立地使用，或可以各种方式组合。所有可能的组合和子组合均旨在落在本公开内容的范围内。上述许多实施方案包括类似的组分，并且因此，这些类似的组分在不同的实施方案中可互换。虽然已经在某些实施方案和实施例的上下文中公开了本发明，但本领域技术人员应理解，本发明可超出具体公开的实施方案延伸至其它的替代实施方案和/或应用以及其明显的修改和等同物。因此，本发明不旨在受本文优选实施方案的具体公开内容限制。

本发明未尽事宜均为公知技术。

Claims (8)

1.延长钠离子电池使用寿命的方法，其特征在于包括：

步骤1)、获取电池的初始工作电压范围a～b及在所述初始工作电压范围内对电池进行满充和满放时放电至容量值C时的电压值U₀；

步骤2)、在初始工作电压范围a～b内循环使用电池，然后对电池进行满充和满放，记录放电至容量值C时的电压值U₁；

步骤3)、依据步骤1)和步骤2)所得电压值的差值降低工作电压范围的上限，将工作电压范围的上限降低n*ΔU，ΔU=|U₀-U₁|，n=0.2～2，并在调整后的工作电压范围内循环使用电池；

步骤4)、在调整后的工作电压范围内循环使用电池，然后在初始工作电压范围a～b内对电池进行满充和满放，记录放电至容量值C时的电压值U₂，依据电压值U₀和电压值U₂的差值更新ΔU，即ΔU=|U₀-U₂|，将工作电压范围的上限降低n*|U₀-U₂|，n=0.2～2，也即是将工作电压范围调整为a～b-n*|U₀-U₂|。

2.根据权利要求1所述的延长钠离子电池使用寿命的方法，其特征在于：

所述步骤1)中，所述容量值C为钠离子电池容量的1%～99%。

3.根据权利要求1所述的延长钠离子电池使用寿命的方法，其特征在于：

所述步骤1)中，当所述钠离子电池因已使用而无法获取初始工作电压范围时，将当前工作电压范围确定为初始工作电压范围a～b。

4.根据权利要求1所述的延长钠离子电池使用寿命的方法，其特征在于：

所述步骤3)中，所述调整后的工作电压范围为a～b-n*|U₀-U₁|。

5. 应用权利要求1～4任一项所述延长钠离子电池使用寿命的方法的电动车辆，其特征在于包括：

钠离子电池，和

电池延寿模块，所述电池延寿模块执行权利要求1～4任一项所述延长钠离子电池使用寿命的方法。

6.根据权利要求5所述的电动车辆，其特征在于：

所述电池延寿模块包括：

数据采集单元，用于获取电池循环使用次数、当前电池电压、满充后放电至容量值C时的电压值；

数据分析单元，依据数据采集单元获取的参数以及已经预存的钠离子电池装机时的初始工作电压范围更新钠离子电池工作电压范围，

电池控制单元，用于当电池循环使用一定次数后在初始工作电压范围内对其进行满充满放，并由数据采集单元采集放电至容量值C时的电压值；还用于控制钠离子电池在数据分析单元更新完成的工作电压范围内循环使用。

7.一种云端数据平台，包括收发机、处理器、存储器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，其特征在于：所述处理器执行所述程序时实现权利要求1～4任一项所述延长钠离子电池使用寿命的方法。

8.一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～4任一项所述延长钠离子电池使用寿命的方法。